本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低溫多晶硅薄膜晶體管及其制作方法、AMOLED顯示面板。

背景技術(shù)：

有源矩陣有機(jī)發(fā)光顯示器件(AMOLED)是主動(dòng)發(fā)光器件，相比目前的主流平板顯示技術(shù)薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)，AMOLED具有高對(duì)比度、廣視角、低功耗、體積更薄等優(yōu)點(diǎn)，有望成為繼LCD之后的下一代平板顯示技術(shù)，是目前平板顯示技術(shù)中受到關(guān)注最多的技術(shù)之一。

目前AMOLED主要使用低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS-TFT)驅(qū)動(dòng)OLED發(fā)光，如圖1所示，一般而言整個(gè)有源矩陣有機(jī)發(fā)光顯示器件包括開關(guān)薄膜晶體管(S-TFT)1、驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管(D-TFT)2和有機(jī)發(fā)光裝置(OLED)3。該S-TFT 1柵極連接有掃描線4，該S-TFT 1的漏極(或源極)連接有數(shù)據(jù)線5，該S-TFT 1的源極(或漏極)連接D-TFT 2的柵極，該D-TFT2的源極(或漏極)連接有電源線6，D-TFT 2的漏極(或源極)連接OLED 3的陽極，該OLED 3的陰極接地，該D-TFT 2的源極(或漏極)與柵極之間連接有存儲(chǔ)電容7。

發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，為了達(dá)到快速充放電的目的，要求S-TFT具有較低的S因子(亞閾值擺幅)，這樣可以更有效的開啟和閉合S-TFT；另一方面，又要求D-TFT具有較高的S因子，這樣更有利于灰階控制。但目前制作整個(gè)TFT基板時(shí)，通常采用同樣的制程同時(shí)形成D-TFT與S-TFT，因此S-TFT和D-TFT具有同樣的結(jié)構(gòu)和同樣的電特性，如同樣的導(dǎo)通電流(Ion)、閾值電壓(Vth)、S因子(亞閾值擺幅)等，沒有因?yàn)镈-TFT與S-TFT功能的不同而做出差異化的處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種低溫多晶硅薄膜晶體管及其制作方法，以在同一基板上同時(shí)形成S因子不同的低溫多晶硅薄膜晶體管。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種低溫多晶硅薄膜晶體管制作方法，包括：

提供一具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的基板，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域具有不同的散熱系數(shù)；

在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域上形成非晶硅層，并對(duì)所述非晶硅層進(jìn)行準(zhǔn)分子激光退火工藝以形成多晶硅薄膜，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域上的多晶硅薄膜的晶粒尺寸不同；

在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域上形成柵絕緣層、柵電極、層間絕緣層、源電極和漏電極，以在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域分別形成低溫多晶硅薄膜晶體管，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域上的低溫多晶硅薄膜晶體管的亞閾值擺幅不同。

可選的，在所述的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法中，進(jìn)行準(zhǔn)分子激光退火工藝時(shí)，所述第一區(qū)域上的多晶硅薄膜處于接近完全熔融狀態(tài)時(shí)，所述第二區(qū)域上的多晶硅薄膜處于部分熔融狀態(tài)。

可選的，在所述的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法中，通過在所述第二區(qū)域上形成導(dǎo)熱層使所述第一區(qū)域和第二區(qū)域具有不同的散熱系數(shù)；所述導(dǎo)熱層中形成有若干孔洞。

可選的，在所述的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法中，僅在所述第二區(qū)域?qū)?yīng)低溫多晶硅薄膜晶體管的溝道區(qū)的位置形成導(dǎo)熱層，或者，在所述第二區(qū)域的所有位置均形成導(dǎo)熱層。

可選的，在所述的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法中，在所述第二區(qū)域上形成導(dǎo)熱層的步驟包括：

在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域上形成導(dǎo)熱層薄膜；

去除所述第二區(qū)域上的導(dǎo)熱層薄膜，保留所述第二區(qū)域上全部位置或者對(duì)應(yīng)低溫多晶硅薄膜晶體管的溝道區(qū)的位置的導(dǎo)熱層薄膜，構(gòu)成導(dǎo)熱層。

可選的，在所述的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法中，所述導(dǎo)熱層 中形成有若干孔洞。

可選的，在所述的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法中，在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域形成不同散熱系數(shù)的材料層以使所述第一區(qū)域和第二區(qū)域具有不同的散熱系數(shù)。

可選的，在所述的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法中，使所述第一區(qū)域和第二區(qū)域具有不同的散熱系數(shù)之后，在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域上形成非晶硅層之前，還包括：在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域上形成緩沖層。

本發(fā)明還提供一種利用上述方法制作而成的低溫多晶硅薄膜晶體管。

可選的，在所述的低溫多晶硅薄膜晶體管中，所述第一區(qū)域上的低溫多晶硅薄膜晶體管的亞閾值擺幅小于所述第二區(qū)域上的低溫多晶硅薄膜晶體管的亞閾值擺幅，所述第一區(qū)域上的低溫多晶硅薄膜晶體管作為AMOLED中的開關(guān)薄膜晶體管，所述第二區(qū)域上的低溫多晶硅薄膜晶體管作為AMOLED中的驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管。

本發(fā)明更提供一種包括上述低溫多晶硅薄膜晶體管的AMOLED顯示面板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本發(fā)明提供的低溫多晶硅薄膜晶體管及其制作方法中，基板的第一區(qū)域和第二區(qū)域具有不同的散熱系數(shù)，進(jìn)行準(zhǔn)分子激光退火形成多晶硅薄膜的過程中，第一區(qū)域和第二區(qū)域具有不同的溫度-時(shí)間曲線，可使得散熱系數(shù)較小的區(qū)域處于接近完全熔融狀態(tài)具有較大的多晶硅晶粒，形成S因子較小的低溫多晶硅薄膜晶體管，而散熱系數(shù)較大的區(qū)域不處于接近完全熔融狀態(tài)具有較小的多晶硅晶粒，形成S因子較大的低溫多晶硅薄膜晶體管，進(jìn)而在同一基板上同時(shí)形成具有較大S因子和較小S因子的低溫多晶硅薄膜晶體管。

附圖說明

圖1為有源矩陣有機(jī)發(fā)光顯示器件的像素結(jié)構(gòu)等效電路圖；

圖2為本發(fā)明的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法的流程示意圖；

圖3a-3e為本發(fā)明實(shí)施例一的低溫多晶硅薄膜晶體管的制作過程中的剖面示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的低溫多晶硅薄膜晶體管的剖面示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例三的低溫多晶硅薄膜晶體管的剖面示意圖；

圖6為晶粒尺寸與激光能量的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖；

圖7為S-TFT和D-TFT在ELA過程中溫度與時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。

如圖2所示，本發(fā)明提供一種低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法，包括如下步驟：

S1：提供一具有第一區(qū)域和第二區(qū)域的基板，并使所述第一區(qū)域和第二區(qū)域具有不同的散熱系數(shù)；

S2：在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域上形成非晶硅層，并對(duì)所述非晶硅層進(jìn)行準(zhǔn)分子激光退火工藝以形成多晶硅薄膜，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域上的多晶硅薄膜的晶粒尺寸不同；

S3：圖形化所述多晶硅薄膜形成有源層，并在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域上形成柵絕緣層、柵電極、層間絕緣層、源電極和漏電極，以在所述第一區(qū)域和第二區(qū)域分別形成低溫多晶硅薄膜晶體管，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域上的低溫多晶硅薄膜晶體管的亞閾值擺幅(S因子)不同。

本發(fā)明通過使基板的第一區(qū)域和第二區(qū)域具有不同的散熱系數(shù)，進(jìn)行準(zhǔn)分子激光退火(ELA)形成多晶硅薄膜的過程中，第一區(qū)域和第二區(qū)域具有不同的溫度-時(shí)間曲線，可使得散熱系數(shù)較小的區(qū)域處于接近完全熔融狀態(tài)(Near Complete Melt Regime)具有較大的多晶硅晶粒，形成S因子較小的低溫多晶硅薄膜晶體管，而散熱系數(shù)較大的區(qū)域不處于接近完全熔融狀態(tài)具有較小的多晶硅晶粒，形成S因子較大的低溫多晶硅薄膜晶體管，進(jìn)而在同一基板上同時(shí)形成具有較大S因子和較小S因子的低溫多晶硅 薄膜晶體管。

下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例一

如圖3a所示，提供一具有第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b的基板100。所述基板100包括玻璃基板和塑料基板等，優(yōu)選為玻璃基板、石英基板、聚酰亞胺基板或不銹鋼基板，更優(yōu)選為玻璃基板，應(yīng)用方便、廣泛，且成本較低，本發(fā)明對(duì)基板的厚度和來源等沒有特殊限制。

如圖3b所示，僅在第二區(qū)域100b上形成導(dǎo)熱層10b1，在第一區(qū)域100a上未形成導(dǎo)熱層10b1，從而使所述第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b具有不同的散熱系數(shù)(導(dǎo)熱系數(shù))。詳細(xì)的，由于第二區(qū)域100b上形成有導(dǎo)熱層10b1，導(dǎo)熱層10b1相比于基板100具有較大的散熱系數(shù)，因此第二區(qū)域100b的散熱系數(shù)大于所述第一區(qū)域100a的散熱系數(shù)。

優(yōu)選方案中，所述導(dǎo)熱層10b1是金屬材料，例如金屬鉬(Mo)、金屬鋁(Al)。但應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明并不限制導(dǎo)熱層10b1的材料，所述導(dǎo)熱層10b1還可以是金屬合金，例如金屬鉬(Mo)、金屬鋁(Al)的合金材料，所述導(dǎo)熱層10b1也可以是非金屬導(dǎo)熱材料，例如氮化硼、氧化鋁或氧化鎂、氮化鋁等，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)高散熱的功能。所述導(dǎo)熱層10b1的厚度優(yōu)選大于等于

所述導(dǎo)熱層10b1可通過如下方式形成：采用濺射或蒸鍍等工藝在所述第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b上形成導(dǎo)熱層薄膜，然后通過光刻以及刻蝕工藝去除所述第二區(qū)域100b上的導(dǎo)熱層薄膜，僅保留第一區(qū)域100a上的導(dǎo)熱層薄膜構(gòu)成導(dǎo)熱層10b1，同時(shí)在所述第二區(qū)域100b上的導(dǎo)熱層薄膜中形成若干孔洞10b1’。通過孔洞10b1’的形狀和尺寸有利于調(diào)整導(dǎo)熱層10b1的散熱系數(shù)。可以理解的是，所述導(dǎo)熱層薄膜也可以采用噴涂的方式形成，如噴涂分布相對(duì)均勻的燃燒合成法制備的超細(xì)氮化鋁粉末作為導(dǎo)熱層薄膜，再進(jìn)行光刻以及刻蝕工藝形成導(dǎo)熱層10b1。

參考圖3b所示，所述孔洞10b1’的橫截面(平行于基板100表面的截面)形狀是矩形，所述孔洞10b1’的縱截面(垂直于基板100表面的截面) 形狀是倒梯形。但應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明并不限制孔洞10b1’的形狀和尺寸，所述孔洞10b1’的橫截面形狀還可以是圓形或者矩形之外的其它多邊形，所述孔洞10b1’的縱截面形狀還可以是矩形等。本實(shí)施例中，所述孔洞10b1’貫穿所述導(dǎo)熱層薄膜，暴露出所述基板100的表面。在本發(fā)明其他實(shí)施例中，所述孔洞10b1’的深度亦可小于導(dǎo)熱層薄膜的厚度，也就是說，并不暴露出所述基板100的表面。

如圖3c所示，在所述第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b上形成緩沖層101。所述緩沖層101的材料例如是氮化硅、氧化硅中的一種或其組合。所述緩沖層101一方面可以阻擋基板中的雜質(zhì)對(duì)低溫多晶硅薄膜晶體管造成不良影響，另一方面有利于實(shí)現(xiàn)基板表面的平坦化。所述緩沖層101的厚度優(yōu)選大于等于

如圖3d所示，在所述第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b(具體是導(dǎo)熱層10b1)上形成非晶硅層(a-Si)，并對(duì)所述非晶硅層進(jìn)行準(zhǔn)分子激光退火(ELA)工藝以形成多晶硅薄膜102。由于所述第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b的散熱系數(shù)不同，因而經(jīng)過ELA后所述第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b上的多晶硅薄膜102的晶粒尺寸并不相同。具體而言，由于第二區(qū)域100b上具有一層導(dǎo)熱層10b1，而導(dǎo)熱層10b1具有較大的散熱系數(shù)，因此第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b具有不同的溫度-時(shí)間曲線，使第一區(qū)域100a處于接近完全熔融狀態(tài)(Near Complete Melt Regime)從而多晶硅晶粒最大化時(shí)，第二區(qū)域100b不處于接近完全熔融狀態(tài)，例如是處于部分熔融狀態(tài)(Partial Melt Regime)從而具有較小的晶粒，進(jìn)而在同一基板上分別形成晶粒尺寸不同的多晶硅薄膜，由此即可在同一基板上同時(shí)形成具有較大S因子和較小S因子的低溫多晶硅薄膜晶體管。

如圖3e所示，通過光刻以及刻蝕工藝圖形化所述多晶硅薄膜102以作為低溫多晶硅薄膜晶體管的有源層，并在所述多晶硅薄膜102上形成柵絕緣層103、柵電極104、層間絕緣層105、源/漏金屬層106以及鈍化層107，以在所述第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b分別形成低溫多晶硅薄膜晶體管，所述第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b上的低溫多晶硅薄膜晶體管的S因子不同。后續(xù)還可采用常規(guī)的工藝形成陽極層、第一隔離柱(pillar 1)和第 二隔離柱(pillar 2)等，此處不再贅述。

圖6為晶粒尺寸與激光能量的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。其中，激光能量(Energy Density)越高，a-Si溫度越高。由圖6可以得知，在部分熔融狀態(tài)(Partial Melt Regime)、接近完全熔融狀態(tài)(Near Complete Melt Regime)、完全熔融狀態(tài)(Complete Melt Regime)中，接近完全熔融狀態(tài)(Near Complete Melt Regime)所得晶粒尺寸最大。

圖7為S-TFT和D-TFT在ELA過程中溫度與時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖。在一定時(shí)間內(nèi)，欲形成D-TFT的第二區(qū)域100b由于具有導(dǎo)熱層，其溫度低于欲形成S-TFT的第一區(qū)域100a。

結(jié)合圖6和圖7所示，以ELA工藝采用如下參數(shù)為例：波長(beam size)為400μm，頻率(frequency)為500HZ，掃描間距(scan pitch)為16μm，能量(energy)為459mj/cm²，通過調(diào)整工藝，可使第一區(qū)域100a處于Near Complete Melt Regime，從而具有最大的多晶硅晶粒尺寸；與此同時(shí)，第二區(qū)域100b由于具有導(dǎo)熱層，其溫度要低于第一區(qū)域100a，處于Partial Melt Regime，使得第二區(qū)域100b最終獲得多晶硅晶粒尺寸較小。通過上述方法制得的第一區(qū)域100a上的低溫多晶硅薄膜晶體管(S-TFT)的S因子約為0.2，第二區(qū)域100b上的低溫多晶硅薄膜晶體管(D-TFT)的S因子約在0.3～0.6。可以理解的是，上述工藝參數(shù)僅是舉例，并非是用來限定本發(fā)明。

如圖3e所示，本實(shí)施例還提供一種低溫多晶硅薄膜晶體管，包括：

具有第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b的基板，所述第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b具有不同的散熱系數(shù)；

形成于所述第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b上的多晶硅薄膜102，所述多晶硅薄膜102通過對(duì)非晶硅層進(jìn)行準(zhǔn)分子激光退火工藝形成，所述第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b上的多晶硅薄膜102的晶粒尺寸不同；

形成于所述第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b上的柵絕緣層103、柵電極104、層間絕緣層105、與源/漏金屬層106一體的源電極和漏電極，所述源電極和漏電極通過層間絕緣層105和柵絕緣層103中的過孔電連接所述多晶硅薄膜102，以在所述第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b上分別構(gòu)成低溫多晶硅薄膜晶體管，所述第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b上的低溫多晶硅薄 膜晶體管的亞閾值擺幅不同。

其中，所述第一區(qū)域100a上的低溫多晶硅薄膜晶體管的多晶硅薄膜的晶粒尺寸較大，低溫多晶硅薄膜晶體管的S因子較小，適用于作為AMOLED中的開關(guān)薄膜晶體管(S-TFT)，這樣可以更有效的開啟和閉合S-TFT；所述第二區(qū)域100b上的低溫多晶硅薄膜晶體管的多晶硅薄膜的晶粒尺寸較小，低溫多晶硅薄膜晶體管的S因子較大，適用于作為AMOLED中的驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管(D-TFT)，這樣更有利于灰階控制。

實(shí)施例二

如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于，所述導(dǎo)熱層10b1僅覆蓋在所述第一區(qū)域100a中欲形成有源層的區(qū)域，即，僅對(duì)應(yīng)低溫多晶硅薄膜晶體管的溝道區(qū)，第一區(qū)域100a的其他區(qū)域并未保留導(dǎo)熱層10b1，當(dāng)然，第二區(qū)域100b上也未形成導(dǎo)熱層，如此可使第一區(qū)域100a的溝道區(qū)與第二區(qū)域100b具有不同的散熱系數(shù)。

實(shí)施例三

如圖5所示，本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于，所述導(dǎo)熱層10b1中并未形成孔洞，即，所述導(dǎo)熱層10b1為連續(xù)的膜層，并未被圖形化。如此，同樣可使第一區(qū)域100a與第二區(qū)域100b具有不同的散熱系數(shù)。

實(shí)施例四

本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于，在所述第一區(qū)域100a和第二區(qū)域100b形成不同散熱系數(shù)的材料，例如在第二區(qū)域100b上形成導(dǎo)熱層，而在所述第一區(qū)域100a上形成散熱系數(shù)低于所述導(dǎo)熱層的材料，亦可使第一區(qū)域100a與第二區(qū)域100b具有不同的散熱系數(shù)。

實(shí)施例五

本實(shí)施例提供一種AMOLED顯示面板，采用第一區(qū)域上的低溫多晶硅薄膜晶體管作為AMOLED顯示面板中的開關(guān)薄膜晶體管(S-TFT)，采 用第二區(qū)域上的低溫多晶硅薄膜晶體管作為驅(qū)動(dòng)薄膜晶體管(D-TFT)。所述第一區(qū)域100a上的低溫多晶硅薄膜晶體管的多晶硅薄膜的晶粒尺寸較大，低溫多晶硅薄膜晶體管的S因子較小，可以更有效的開啟和閉合S-TFT。所述第二區(qū)域100b上的低溫多晶硅薄膜晶體管的多晶硅薄膜的晶粒尺寸較小，低溫多晶硅薄膜晶體管的S因子較大，更有利于灰階控制。

需要說明的是，本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的器件而言，由于與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

上述描述僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。